8润滑添加剂

8章润滑添加剂在机械运行或材料加工过程中，存在着金质与金属之间、加工材料与加工机械之间的摩擦力。如在高分子材料成型加工时．存在者聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦．它可能导致聚合物熔体粘附在加工设备和其他接触材料表面上。为了减少各种摩擦造成的严重磨损，生产上广泛使用润滑剂。润滑剂是一种能够在表面与表面之间形成隔离层或修复不平滑表面的物质。根据应用对象的不同，可分为机械运行用润滑剂载荷添加剂塑料成型用润滑别材料加工用润滑剂纤维加工用油剂纺织纤维用油剂结构特点：由亲水性官能团和疏水性烷基链组成。润滑油是在基础油中添加润滑添加剂而得润滑添加剂是合成的，具有降低摩擦作用的有机化合物。8．2高分子材料加工用润滑剂高分子材料在加工成型时存在着内摩擦熔融聚合物分子间的摩擦外摩擦聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦．内摩擦会增大聚合物的熔融流动粘度．降低其流动性，严重时会导致材料的过热、老化；外摩擦则使聚合物熔体与加工设备及其他接触材料表面间发生粘附．根据摩擦类型的不同，所需的润滑分为内润滑和外润滑内润滑在塑料加工前的配料中，加入与聚合物有—定相容性的润滑剂，并使其均匀地分散到材料中而起润滑作用。外润滑1材料加工成型加时，将润滑剂涂布在加工设备的表面上，在加工温度下熔化，形成“薄膜层”．将塑料熔体与加工设备隔离开来。2将与聚台物相容性很小物质加入，在加工过程从聚合物内部迁移到表面上，从而形成隔离层大多数的润滑剂兼具两种作用，只是相对强弱不同。8.2.1作用机理内润滑塑化机理外润滑界面润滑机理涂布隔离机理1．内润滑——塑化机理为了降低聚合物分子之间的内摩擦，加入与聚合物有一定相容性的润滑剂．称之为内润滑剂．其在聚合物个的状态类似于增塑剂，但与材料的相容性较增塑剂低很多，仅有少量润滑剂分子象增塑剂穿插于聚合物分子链间，略消弱分子间的吸引力，在聚合物变形时，能够相互滑移和旋转，从而分子间的内摩擦减小，流动性增加．易于塑化。2．外润滑界面润滑机理外润滑剂与聚合物相容性更小。润滑剂很容易从聚合物的内部迁移至表面．并在界面处定向排列。极性基团与金属结合，疏水端与聚合物结合，形成的润滑剂分子层的润滑界面．对聚合物熔体和加工设备起到隔离作用。润滑剂的分子链愈长、愈能使两个摩擦面远离，润滑效率愈高。外润滑涂布隔离机理对加工设具和被加工材料完全保持化学惰性的物质称为脱模剂。将其涂布在加工设备的表面，在一定条件下使其均匀流布分散在模具表面，在模具与聚合物的表面间形成连续的薄膜，从而达到完全隔离的目的。由此减少丁聚合物熔体与加工设备之间的摩擦，避免粘附，而易于脱模、离辊，从而提高加工效率和保证质量。8.2.2润滑剂各论润滑剂按化学成分和结构分为无机润滑剂滑石粉、云母粉、陶土、白粘土等为主要组分配制而成的复合物主要用作橡胶加工中胶片和半成品防粘用的隔离剂有机润滑剂脂肪酸脂肪酸酯脂肪酸酰胺脂肪醇烃类化合物有机硅化合物1脂肪酸酰胺用作材料加工用润滑剂的脂肪酸酰胺主要是高级脂肪酸酰胺脂肪酸与氨直接反应，内外润滑兼具2．脂肪酸酯主要是高级脂肪酸的一元酸多元酸酯。脂肪酸与醇直接反应兼具润滑和增塑作用3脂肪酸及其金属皂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铅和硬脂酸钠等。4脂肪醇十六个碳原子以上的饱和脂肪醇5石蜡及烃类用作润滑利的烃类是一些分子量350以上的脂肪烃．包括石蜡，合成石蜡和低分子量聚乙烯蜡等。烃类润滑剂具备优良的外润滑性。(1)石蜡主要成分为直链烷烃．广泛用作各种塑科的润滑剂和脱模剂、外润滑作用强。能使制品表面具有光泽，在硬质聚氯乙烯挤出制品中使用最多．(2)微晶石蜡作为聚氯乙烯等塑料的外润滑剂．润滑效果和热稳定性优于一般石蜡，无毒。(3)液体石蜡“白油”，不同凝固点的产品适用不同用途。(4)聚乙烯蜡分子量为1500-5000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子量聚乙烯。可作为聚氯乙烯等的润滑剂。6有机硅氧烷有机硅氧烷俗称“硅油”，是低分子量含硅聚合物，常作为脱模剂使用。(1)聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷具有优良耐高、低温性能，透光性能，电性能，防水、防潮和化学稳定性，广泛用作塑料等多种材料的脱模剂，特别适用于酚醛、不饱和聚酯等大规模的脱模。在食品工业中，常用作食品脱模剂、食品用防沫剂及水溶液消泡剂等。(2)聚甲基苯基硅氧烷亦称为甲基苯基硅油，为无色或微黄色透明粘稠液体，不挥发。具打优良的润滑性和电性能，表向张力小、耐化学腐蚀，能与矿物润滑油互溶。适用于塑料加工用的脱模剂，润滑油添加剂，用于机械装置中。7．聚四氟乙烯聚四氟乙烯是一种适用于各种介质的通用型润滑型粉末。8．3载荷添加剂在机械运行过程中为提高润滑油的应用性能，加入的可以减少磨擦和磨损，防止烧结的各种添加利，统称为载荷添加剂。按其作用性质分为；油性添加剂提高油膜强度的一类物质抗磨损添加剂（中等极压剂）中等负荷及速度下添加的极压添加剂防止烧结为目的载荷添加剂主要是随着齿轮、尤其是双曲线齿轮的发展而发展起来的8.3.1作用机理1．油性剂的作用机理在金属没有接触的区域润滑油膜起润滑作用金属接触区域温度升高油膜被破坏，润滑油起不到减少摩擦作用。油性剂即为能够提高油膜强度的一类物质，对金属很强的吸附件，可与金属之间形成极性端在内。非极性链在外的牢固的化学键或薄膜，使摩擦系数降低。温度条件具备时在金属突出的某个部位能生成金属皂．由物理吸附转变成化学吸附。通常使用的油性剂有动植物脂肪油、脂肪酸及酯、高级醇、高级胺和酰胺等。2．抗磨损剂的作用原理在苛刻的操作条件下，摩擦表面温度很高，即使含有油性剂的润滑油也不能维持半流体润滑．而出现边界润滑．此时．需加入抗磨损添加剂，与金属表面发生化学反应，形成有机化学反应膜，保护金属表面。3．极压添加别的作用机理在极苛刻的操作条件下，摩擦面上即没有相对厚的流体膜存在、也没有薄的半流体膜存在，表面隔离是由分子大小的薄膜来维持的．出现极端边界润滑，这时化学反应膜也不能很好地起到隔离金属的作月，必须采用含有高活性硫、磷、氯的化合物以及金属油机化食物，这些化合物即为极压添加剂。由化学反应生成的极压无机润滑膜熔点低，起到减小摩核系数，防止烧结和擦伤的作用。8.3.2油性剂的特性与合成同前使用的油性剂主要有脂肪酸、酯、醇、胺及长链脂肪酸酯的硫化物等；按能能团的结构和是否含硫元素分含极性基团的油性剂含硫油性剂1．含极性基团的油性剂包括长链脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺及酰胺．它们的非极性链部分至少含十个以上碳原子2．含硫油性剂主要品种硫化鲸鱼油及其替代品。8.3.3极压抗磨剂的特性与合成作为极压抗磨损剂使用的化合物有非活性硫化物磷酸酯、铅皂二烷基二硫化磷酸锌极压剂指的是含硫、磷、氯等的有机化合物，它们在高温、高负荷下和金属表面反应生成无机润滑膜从而防止烧结和磨损。1硫系极压抗磨剂在摩擦面的极压润滑条件下，内于局部温度上升，吸附在金属表面的含硫化合物与金属急剧反应。生成极压膜，同时还生成Fe2O3、Fe3O4,FeSO4等金属氧化物，氧化物形成微孔，使润滑油分子能够渗入而起作用。(1)硫系极压抗磨剂的结构与性能不论抗磨损性或极压性，均与硫化物分子含硫部分的活性有关。活性愈高，愈易生成硫醇铁和硫化铁膜。故硫化物极压抗磨剂的作用能力大小有如下次序：硫化物＜二硫化物＜三硫化物。(2)硫系极压抗磨剂的类型与合成1硫代异丁烯是目前用途最广的极压添加剂，可用作切削油、齿轮油、液压油、金属加工用油等的极压剂；一般含硫量为40％一45％w。这类硫化物稳定性好、极压性高，颜色浅。2硫化聚丁烯用作齿轮、汽车传动和工业减速器润滑油的极压剂，添加量一般为5％一8％wt3二苄基二硫化物用于透平油和液压油2．磷系极压抗磨剂磷系用的最广泛的是烷基亚磷酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯及其胺盐．（1）磷系极压抗磨剂的结构与性能一般认为，磷化合物首先在铁表面吸附。然后在摩擦条件下发生O-O键断裂，生成亚磷酸铁和磷酸铁有机膜。起到抗磨损作用。在极压条件厂，有机磷酸铁膜进一步反应生成无机磷酸铁铁膜，从而避免金属间的直接接触。极压性能顺序为：次膦酸酯＜膦酸酯＜磷酸酯＜酸性磷酸酯亚磷酸酯磷酸酰胺＜磷酸酯胺盐（2）亚磷酸酪类极压抗磨剂此类添加剂个具有代表性的产品包括：亚磷酸二正丁酯、亚磷酸三正丁酯、亚磷酸三正辛酯和亚磷酸三壬基苯基酯等（3）酸性磷酸酯及其胺盐类极压抗磨剂此类添加剂可以显著改善基础油的极压性和抗磨损性。常用的酸性磷酸酯有双十八烷基酸性磷酸酯和双十二烷基酸性磷酸酯．3．氯系极压抗磨剂4．有机金属极压抗磨剂5．硼系极压抗磨剂8．4纺织纤维用油剂纤维在纺织过程中的摩擦，会损伤纤维表面、产生静电。造成纤维散乱、断裂．形成毛丝、废丝等，为了避免这些现象的发生．在纤维成丝或织布过程中，使用油机、其作用是在纤维表面形成一层油膜．减小纤维间的摩擦，从而增强纤维的可纺性，提高纺织效率．保证纺织品的质量。根据油剂应用对象可分为合成纤维用油剂天然纤维用油剂根据丝的形态分为长丝油剂短纤维油剂。为满足应用性能要求。—般纤维用油剂都是由多种物质复配而成，主要包括平滑剂、乳化剂、抗静电剂、柔软剂、防锈剂、抗氧剂等。8.4.1作用机理p2438.4.2合成纤维油剂1．短纤维油剂短纤维油剂的主要作用是赋予纤维抗静电性，以消除纺织加工中产生的静电，改进纤维的平滑性，保证纤维顺利加工。其主要成分是表面活性剂。单一表面活性剂很难满足所有方面的要求，故多为几种类型表面活性剂的复配物。(1)阴离子表面活性剂1磷酸酯脂肪醇磷酸酯脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯2硫酸酯(2)阳离子表面活性剂(3)非离子表面活性剂8.4.3天然纤维纺织用油剂